论文部分内容阅读
【摘 要】本文通过对结构体系在不同地震烈度中一个具体的结构设计方案的比较，启发我们结构设计人员遇到实际建筑工程项目时，采用不同的结构体系，实现减轻工程自重，达到经济实用的目的。
【关键词】框架结构体系；框架剪力墙结构体系；结构设计
On the structural system in a different seismic intensity of selection
Du Yan
（Architectural Design and Research Co.， Ltd. Shaanxi dawn Xi'an Shaanxi 710000）
【Abstract】Based on the structural system in a different seismic intensity in the structural design of a concrete comparison， structural designers have inspired us actual construction projects， using different architecture to achieve mitigate weight， achieve economic and practical purposes.
【Key words】Frame structure；Frame shear wall structure；Structural design
结构体系中框架结构的优势是因为其在使用中能够最大限度的提供空间而深受人们的亲睐，大部分商场或多层办公楼因为采用框架结构能够使建筑物达到功能布局灵活的目的，会首选框架结构已成为人们习以为常的现象，却忽视了框架结构体系在不同地震烈度中其固有的弱点。所以笔者为了从实践中研究，在不同地震烈度中结构设计采用何种结构体系较为合适，故采用8度和7度抗震烈度不同地区内的两种结构体系作比较验算，以便在实际工程设计时选用何种结构体系更为经济适用。
1. 汶川地震实践：2008年汶川地震实践证明，框架结构体系较容易出现如下一些问题
（1）本来采用框架结构体系最主要是想实现“强柱弱梁”的设计理念，汶川地震结果证明，大部分框架结构建筑物的倒塌，因为框架柱节点核心区出现严重损坏而导致整个建筑物的破坏，而框架梁完好无损。
（2）汶川地震又证明，结构设计人员往往又没有对建筑填充墙的合理与否进行干预，建筑专业在建筑平立面设计中因为功能需要布置的填充墙具有一定的随意性和不规则性，就导致了在框架结构体系中出现薄弱层，特别是填充墙的设置目前结构所用的计算软件还不能根据实际情况带入计算，所以如果一旦遇上地震之类的灾害就会给框架构体系安全带来隐患。
（3）汶川地震还证明，结构设计人员往往不能与建筑专业设计人员默契配合，建筑专业为了建筑整体造型需要，立面设计会在框架柱之间采用通窗，这样填充墙就不能沿层高布导致结构短柱的出现，所以也导致了汶川地震中大量框架结构的坍塌，总之，汶川地震造成人民生命及财产的严重损失。同时汶川震的实践更是对结构设计人员带血的教训。
（4）然而，汶川地震后，国家对《建筑抗震设计规范》（2001）中的框架结构体系中框架梁的内力做了大幅调整，其结果就是虽然满足了框架結构体系各项计算指标，却把框架柱及框架梁的截面不断地加大了，框架结构工程的自重大大加大给工程建设增加了很多投资成本。
2. 8度地震烈度的验算
2.1 汶川地震的实践极大的教育了我们建筑工程结构的专业人员。笔者用“陕西省医疗器械检测中心实验楼”工程实例进行不同的地震烈度的结构体系进行验算，明确显示了其不同的结果。“陕西省医疗器械检测中心实验楼”项目位于咸阳市。三层框架结构，层高分别为5.2m、4.5m、4.2m、跨度是6.6m*8.1m；烈度是8度，地震加速度为0.2g，地震分组是第二组；笔者为了满足计算要求框架柱截面最小要做到700mm*700mm，框架梁截面最小是300mm*800mm，计算结果如下：
X方向最大层间位移角： 1/ 570.（第 2层第 1塔），
Y方向最大层间位移角： 1/ 567.（第 2层第 1塔）
2.2 在同样条件下，笔者适当加了几片剪力墙，结构选型由之前的框架结构体系变成框架剪力墙结构体系，再按框架剪力墙计算的框架柱可以做到550mm*550mm；计算的框架梁最小可做到250mmx700mm。计算结果如下：
X方向最大层间位移角： 1/ 859.（第 2层第 1塔）
Y方向最大层间位移角： 1/ 826.（第 2层第 1塔）
3. 7度地震烈度的验算
3.1 “陕西省医疗器械检测中心实验楼”这个同样的项目，将地震烈度改为7度，地震加速度改为0.1g，地震分组是第一组时；采用框架结构体系：框架柱最小截面是500mm*500mm，8.1m方向的框架梁截面250mm*700mm，6.6m方向的框架梁截面是250mm*600mm。计算结果如下：
X方向最大层间位移角： 1/ 749.（第 2层第 1塔）
Y方向最大层间位移角： 1/ 651.（第 2层第 1塔）
3.2 在同等条件下又采用框架剪力墙结构体系：经过反复调整和计算，框架柱可以做到550mm*550mm；框架梁最小可做到250mmx700mm。计算结果如下：
X方向最大层间位移角： 1/ 859.（第 2层第 1塔）
Y方向最大层间位移角： 1/ 826.（第 2层第 1塔）
4. 结论
从上述工程比较验算中可以看出，在8度地震地区，框架结构体系为了满足结构计算各项指标的要求，就会导致梁、柱截面急剧增大，从而大大加重了建筑物的自重。从经济比较来看是不合理的。而采用框架剪力墙结构体系则显著的减轻自重，可以做到技术先进，经济合理的目的。即使三、四层的商业及办公楼，也应考虑采用框架剪力墙结构体系。如果在7度地区，框架结构体系在不增加投资成本的情况下，还能达到建筑功能灵活布置的目的，是具有一定优势。所以说，多层建筑物，在8度地区可优先采用框架剪力墙结构体系，在7度抗震烈度以下的地区可以优先采用框架结构体系。因此，不能按惯例在《建筑抗震设计规范》（2010版）出版以前常选用框架结构体系，而应根据工程地区地震烈度条件，依据《建筑抗震设计规范》（2010版）所给定的指标选用框架剪力墙结构体系还是框架结构体系。该“陕西省医疗器械检测中心实验楼”，我们最后定案设计采用框架剪力墙结构体系，大大减轻了该工程自重，达到了节能减排，减少工程投资的目的。
【关键词】框架结构体系；框架剪力墙结构体系；结构设计
On the structural system in a different seismic intensity of selection
Du Yan
（Architectural Design and Research Co.， Ltd. Shaanxi dawn Xi'an Shaanxi 710000）
【Abstract】Based on the structural system in a different seismic intensity in the structural design of a concrete comparison， structural designers have inspired us actual construction projects， using different architecture to achieve mitigate weight， achieve economic and practical purposes.
【Key words】Frame structure；Frame shear wall structure；Structural design
结构体系中框架结构的优势是因为其在使用中能够最大限度的提供空间而深受人们的亲睐，大部分商场或多层办公楼因为采用框架结构能够使建筑物达到功能布局灵活的目的，会首选框架结构已成为人们习以为常的现象，却忽视了框架结构体系在不同地震烈度中其固有的弱点。所以笔者为了从实践中研究，在不同地震烈度中结构设计采用何种结构体系较为合适，故采用8度和7度抗震烈度不同地区内的两种结构体系作比较验算，以便在实际工程设计时选用何种结构体系更为经济适用。
1. 汶川地震实践：2008年汶川地震实践证明，框架结构体系较容易出现如下一些问题
（1）本来采用框架结构体系最主要是想实现“强柱弱梁”的设计理念，汶川地震结果证明，大部分框架结构建筑物的倒塌，因为框架柱节点核心区出现严重损坏而导致整个建筑物的破坏，而框架梁完好无损。
（2）汶川地震又证明，结构设计人员往往又没有对建筑填充墙的合理与否进行干预，建筑专业在建筑平立面设计中因为功能需要布置的填充墙具有一定的随意性和不规则性，就导致了在框架结构体系中出现薄弱层，特别是填充墙的设置目前结构所用的计算软件还不能根据实际情况带入计算，所以如果一旦遇上地震之类的灾害就会给框架构体系安全带来隐患。
（3）汶川地震还证明，结构设计人员往往不能与建筑专业设计人员默契配合，建筑专业为了建筑整体造型需要，立面设计会在框架柱之间采用通窗，这样填充墙就不能沿层高布导致结构短柱的出现，所以也导致了汶川地震中大量框架结构的坍塌，总之，汶川地震造成人民生命及财产的严重损失。同时汶川震的实践更是对结构设计人员带血的教训。
（4）然而，汶川地震后，国家对《建筑抗震设计规范》（2001）中的框架结构体系中框架梁的内力做了大幅调整，其结果就是虽然满足了框架結构体系各项计算指标，却把框架柱及框架梁的截面不断地加大了，框架结构工程的自重大大加大给工程建设增加了很多投资成本。
2. 8度地震烈度的验算
2.1 汶川地震的实践极大的教育了我们建筑工程结构的专业人员。笔者用“陕西省医疗器械检测中心实验楼”工程实例进行不同的地震烈度的结构体系进行验算，明确显示了其不同的结果。“陕西省医疗器械检测中心实验楼”项目位于咸阳市。三层框架结构，层高分别为5.2m、4.5m、4.2m、跨度是6.6m*8.1m；烈度是8度，地震加速度为0.2g，地震分组是第二组；笔者为了满足计算要求框架柱截面最小要做到700mm*700mm，框架梁截面最小是300mm*800mm，计算结果如下：
X方向最大层间位移角： 1/ 570.（第 2层第 1塔），
Y方向最大层间位移角： 1/ 567.（第 2层第 1塔）
2.2 在同样条件下，笔者适当加了几片剪力墙，结构选型由之前的框架结构体系变成框架剪力墙结构体系，再按框架剪力墙计算的框架柱可以做到550mm*550mm；计算的框架梁最小可做到250mmx700mm。计算结果如下：
X方向最大层间位移角： 1/ 859.（第 2层第 1塔）
Y方向最大层间位移角： 1/ 826.（第 2层第 1塔）
3. 7度地震烈度的验算
3.1 “陕西省医疗器械检测中心实验楼”这个同样的项目，将地震烈度改为7度，地震加速度改为0.1g，地震分组是第一组时；采用框架结构体系：框架柱最小截面是500mm*500mm，8.1m方向的框架梁截面250mm*700mm，6.6m方向的框架梁截面是250mm*600mm。计算结果如下：
X方向最大层间位移角： 1/ 749.（第 2层第 1塔）
Y方向最大层间位移角： 1/ 651.（第 2层第 1塔）
3.2 在同等条件下又采用框架剪力墙结构体系：经过反复调整和计算，框架柱可以做到550mm*550mm；框架梁最小可做到250mmx700mm。计算结果如下：
X方向最大层间位移角： 1/ 859.（第 2层第 1塔）
Y方向最大层间位移角： 1/ 826.（第 2层第 1塔）
4. 结论
从上述工程比较验算中可以看出，在8度地震地区，框架结构体系为了满足结构计算各项指标的要求，就会导致梁、柱截面急剧增大，从而大大加重了建筑物的自重。从经济比较来看是不合理的。而采用框架剪力墙结构体系则显著的减轻自重，可以做到技术先进，经济合理的目的。即使三、四层的商业及办公楼，也应考虑采用框架剪力墙结构体系。如果在7度地区，框架结构体系在不增加投资成本的情况下，还能达到建筑功能灵活布置的目的，是具有一定优势。所以说，多层建筑物，在8度地区可优先采用框架剪力墙结构体系，在7度抗震烈度以下的地区可以优先采用框架结构体系。因此，不能按惯例在《建筑抗震设计规范》（2010版）出版以前常选用框架结构体系，而应根据工程地区地震烈度条件，依据《建筑抗震设计规范》（2010版）所给定的指标选用框架剪力墙结构体系还是框架结构体系。该“陕西省医疗器械检测中心实验楼”，我们最后定案设计采用框架剪力墙结构体系，大大减轻了该工程自重，达到了节能减排，减少工程投资的目的。